В погоне за эффективностью: от классического дизеля к гибридным системам

Дизельные двигатели впервые стали устанавливаться на судах более века назад. В настоящее время порядка 98% плавсредств оснащены подобными силовыми установками. С увеличением технической оснащенности судов возникали все новые задачи по поддержанию необходимого энергоресурса при снижении уровня потребления дизтоплива. В последнее десятилетие трендом в судостроении стало применение гибридных систем.

Скачать pdf-версию статьи

На судах используются два или более источника питания: главные двигатели и генераторы сочетаются с интегрированными накопителями энергии, такими как аккумуляторы или суперконденсаторы. Этим решаются две задачи. Первое – гибридизация производства энергии для оптимизации работы основного двигателя. Второе – гибридизация всего оборудования, потребляющего энергию.

Важная роль в новых технологиях принадлежит преобразователям частоты. Приводы переменного тока VLT® и VACON® морского применения устанавливают при получении гибридной энергии с помощью генераторов, а также при использовании гибридных нагрузок, например, при работедвигательных установок и кранов.

Стандартная ситуация – главные двигатели буксира или другого вспомогательного судна подолгу работают на холостом ходу. Вырабатываемая при этом энергия никак не востребована. Гибридная технология позволяет использовать аккумуляторы и маленькие дизельные генераторы при работе на холостом ходу, в стояночном режиме, при маневрировании. Такая же схема эффективна для парома, работающего в режиме «пуск-останов» и осуществляющего движение по заданному маршруту. Что касается динамического позиционирования, аккумуляторы могут использоваться с целью выработки энергии для создания тяги, пока не будет включенглавный двигатель для ускорения и движения на большие расстояния.

На судах дальнего плавания оптимизация нагрузки главного двигателя осуществляется за счет установки валогенератора с приводом переменного тока между винтом и главным двигателем. Решение, известное как «прием мощности / отбор мощности», обеспечивает оптимальный контроль силовой установки на разных скоростях и снижает затраты энергии.

Кроме того, преобразователи частоты в системе бортового питания позволяют получать энергию из местных электросетей во время стоянки в порту. А значит, главный двигатель можно не задействовать.

Как показывает практика, гибридные пропульсивные установки очень эффективны. Судовладельцы снижают эксплуатационные издержки и повышают уровень рентабельности перевозок. Например, судно MS Goblin при той же производительности за счет применения гибридных систем на базе преобразователей частоты VACON NXP Liquid Cooled потребляет на 12,5% меньше топлива. Сокращение использования главных двигателей на 66% уменьшило затраты на техобслуживание. Сравнимые показатели и на судне MS Nadorias: экономия топлива – 15%, выбросы оксида азота – всего 3% от прежнего уровня, шум от генераторов – 42 вместо 60 дБ.

Новые технологии увеличивают срок службы судового оборудования и повышают надежность работы системы электроснабжения. Сокращение выбросов оксидов углерода и азота обеспечивает выполнение самых жестких нормативов по воздействию на окружающую среду. Комфортнее становятся условия для экипажа и пассажиров.

Важно отметить, что гибкость при проектировании и монтаже позволяет применять гибридные технологии как при строительстве, так и при ремонте и модернизации плавсредств. Сегодня все виды судов – от маленьких лодок до гигантских авианосцев – могут использовать гибридные системы для достижения более эффективных и экологичных показателей.